Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть

На самом-то деле нейронаука не сумела ни подтвердить, ни опровергнуть такие гипотезы, поскольку трудно определить, какие именно изменения в мозгу способствуют обучению. Может быть, движение «От нуля до трех лет» сумело бы обосновать свои идеи детерминизма с помощью неофренологической теории, согласно которой процесс обучения происходит благодаря созданию синапсов? (Давайте пока не обращать внимания на веские доказательства, свидетельствующие против этой теории.) Ответ – да, сумело бы. Но только если возникновение новых синапсов оказалось бы невозможным у взрослого человека. Однако Уильям Гринаф и другие исследователи показали, что число связей в мозгу продолжает расти, даже когда в обогащенную среду помещают взрослых крыс. Скорость роста числа синапсов у «старичков» меньше, чем у крыс молодых, но все-таки значительна. А помните МРТ-исследования коры головного мозга у обучавшихся жонглированию? Утолщение коры происходило как у пожилых, так и у молодых участников эксперимента. И наконец, наблюдение синапсов под микроскопом показывает, что рекомбинация связей продолжается и у взрослых крыс, как я уже упоминал выше. Нейробиологи пока не предоставили данных, согласно которым интенсивность рекомбинации падала бы с возрастом так же резко, как слабеет, к примеру, способность к обучению языкам. А следовательно, первая форма коннектомного детерминизма, «отрицание рекомбинации в зрелом возрасте», представляется не очень-то здравой.

Однако возникла и вторая форма – «отрицание переподключения». Собственно, «провода» в мозгу прокладываются в самом начале жизни, когда нейроны простирают во все стороны свои аксоны и дендриты. В ходе развития происходит и втягивание нейронных отростков. С помощью микроскопии удается наблюдать за этими захватывающими процессами. Часто кончик аксона завязывает синапс на дендрите, хватая его, словно синапс – это рука. Создание его, по-видимому, способствует дальнейшему росту аксона, хотя если такой синапс самоуничтожается, аксон «разжимает хватку» и втягивается обратно. Вообще говоря, аксональные отростки, похоже, нестабильны, пока не образуют синапсы. И хотя в юном мозгу рост и втягивание таких отростков – процессы весьма динамичные, отрицатели переподключения полагают, что к зрелости эти процессы затухают. «Провода» могут соединяться по-новому с помощью синапсов, и синаптический вес – меняться благодаря изменению силы синапсов, однако сами провода жестко зафиксированы.

Переподключение – предмет жарких споров: многие специалисты полагают, что оно играет важную роль в перекройке карт мозга, тех кардинальных изменениях его функционирования, которые наблюдаются после мозговой травмы или ампутации. Чтобы по-настоящему понять важность переподключения, нам следует вернуться к более фундаментальному вопросу: что определяет функции того или иного участка мозга?

* * *

Само понятие об участке мозга, выполняющем определенную функцию, основано на эмпирических фактах. Путем измерения нервных импульсов удается показать, что нейроны головного мозга, расположенные поблизости друг от друга (мы имеем в виду соседствующие тела клеток), склонны обладать сходными функциями. Можно представить себе иной тип мозга, где нейроны хаотически разбросаны вне всякой связи с их функциями. Такой мозг бессмысленно разделять на участки.

Но почему нейроны на одном и том же участке обычно имеют похожие функции? Одна из причин – в том, что большинство связей в мозгу осуществляется между близлежащими нейронами. А значит, нейроны данного участка «прислушиваются» главным образом друг к другу, поэтому логично предположить, что у них сходные функции – точно так же, как мы ожидаем меньшего разнообразия мнений в относительно замкнутой группе людей. Но это лишь часть истории.

В мозгу есть и кое-какие связи между отдаленными нейронами. Собственно, нейроны того или иного участка «слушают» не только соседей, но и своих собратьев из других полей мозга. Могут ли эти далекие источники нервных импульсов стать причиной усиления разнообразия? Могли бы, но только если бы они были распределены по всему мозгу. На самом же деле такие источники обычно сосредоточены лишь в ограниченном количестве участков мозга. Вернемся к нашей социальной аналогии и сравним участок мозга с группой людей, которая немного прислушивается к окружающему миру, но лишь посредством чтения газет и просмотра телепрограмм, причем все члены сообщества читают одни и те же газеты и смотрят одни и те же передачи. Такие внешние влияния окажутся чересчур скудными, они тоже не приведут к росту разнообразия (мнений ли, нейронных ли связей).